为什么mysql自增主键不是连续的

一 前言

       提出这个问题，是因为在工作中发现 mysql 中的 user 表的 id 默认是自增的，但是数据库存储的结果却不是连续的。

       user 表结构：

CREATE TABLE `user` ( 
	`id` bigint(20) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '递增id', 
	`name` varchar(20),
	`create_time` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间', 
	`update_time` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间', 
	PRIMARY KEY (`id`),UNIQUE KEY `idx_name` (`name`)) 
ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='user表'

       user 表存储：

二 自增值存储说明

1.1  MyISAM 引擎的自增值保存在数据文件中。

1.2  InnoDB 引擎的自增值，其实是保存在了内存里，并且到了 MySQL 8.0 版本后，才有了“自增值持久化”的能力，也就是才实现了“如果发生重启，表的自增值可以恢复为 MySQL 重启前的值”，具体情况是：

• 在 MySQL 5.7 及之前的版本，自增值保存在内存里。每次重启后，第一次打开表的时候，都会去找自增值的最大值 max(id)，然后将 max(id) + 1 作为这个表当前的自增值。
• 在 MySQL 8.0 版本，将自增值的变更记录在了 redo log 中，重启的时候依靠 redo log 恢复重启之前的值。

三 自增值修改机制

     在 MySQL 里面，如果字段 id 被定义为 AUTO_INCREMENT，在插入一行数据的时候，自增值的行为如下：

• 如果插入数据时 id 字段指定为 0、null 或未指定值，那么就把这个表当前的 AUTO_INCREMENT 值填到自增字段；
• 如果插入数据时 id 字段指定了具体的值，就直接使用语句里指定的值。

     根据要插入的值和当前自增值的大小关系，自增值的变更结果也会有所不同。假设，某次要插入的值是 X，当前的自增值是 Y。

• 如果 X<Y，那么这个表的自增值不变；
• 如果 X≥Y，就需要把当前自增值修改为新的自增值。

     新的自增值生成算法是：从 auto_increment_offset 开始，以 auto_increment_increment 为步长，持续叠加，直到找到第一个大于 X 的值，作为新的自增值。其中，auto_increment_offset 和 auto_increment_increment 是两个系统参数，分别用来表示自增的初始值和步长，默认值都是 1。

四 自增值修改时机

insert into user values(null, '张三'); 

  1 当执行上述 SQL 时，执行器调用 InnoDB 引擎接口写入一行，传入的这一行的值是 (0,"张三")；

  2 InnoDB 发现 SQL 没有指定自增 id 的值，获取 user 表当前的自增值 2；

  3 将传入的行的值改成 (2,"张三");

  4 将表的自增值改成 3；

  5 继续执行插入数据操作。

五 导致自增值不连续的原因

5.1 唯一键冲突

       假设执行 SQL 的时候 user 表 id = 10，此时在内存中的自增 id 为11，此时发生唯一键冲突写库失败，则 user 表没有 id = 10 这条记录，之后 id 从11开始写入，因此 id 是不连续的。

5.2 事务回滚

       假设同时需要对 user、staff 表进行写库操作，执行 SQL 的时候 user 表 id = 10，此时在内存中的自增 id 为11；staff 表 id = 20，此时内存中的自增 id 为21，一旦事务执行失败，事务回滚，写库失败，则 user 表没有 id = 10 这条记录，staff 表没有 id = 20 这条记录，user 表从11开始写入，staff 表从21开始写入，如此产生 id 不连续的现象。

5.3 批量写库操作

       对于批量插入数据的语句，MySQL 有一个批量申请自增 id 的策略：

       1. 语句执行过程中，第一次申请自增 id，会分配 1 个；

       2. 1 个用完以后，这个语句第二次申请自增 id，会分配 2 个；

       3. 2 个用完以后，还是这个语句，第三次申请自增 id，会分配 4 个；

       依此类推，同一个语句去申请自增 id，每次申请到的自增 id 个数都是上一次的两倍。

       假设批量往 user 表中写入四条记录，则这四条记录将分为三次申请id，

       第一次分配到 id = 1，第二次分配到 id = 2、3 ，第三次分配到 id = 4、5、6、7，当批量写入四条记录之后，id = 1、2、3、4将会入库，但是 id = 5、6、7就被废弃了，下一个 id 从8开始。

六 参考文档 

https://time.geekbang.org/column/intro/139 

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